一种航空发动机喘振检测和辅助退喘方法及系统与流程

    专利2025-11-17  2


    本发明属于航空发动机检测领域,特别涉及一种航空发动机喘振检测和辅助退喘方法及系统。


    背景技术:

    1、随着装机对象、飞行任务、工作环境等的变化,航空发动机使用过程中在内部或外部干扰源下(部件老化、顺/侧风、雨水、沙尘、鸟撞等)会遇到不同的气动稳定性问题,当航空发动机在干扰源下无法实现正常工作的自我保持时,极易引发喘振。喘振时气流沿压气机轴线方向发生低频、周期性、高振幅气流振荡,发展下去会出现进气道/尾喷管喷火、燃烧不稳定、转子叶片强迫振动、航空发动机结构完整性破坏甚至熄火停车等,严重威胁飞行安全。

    2、因此,为保障飞行安全和航空发动机稳定工作,航空发动机在出现喘振时应能立即检测出来,为航空发动机扩稳机构执行退出喘振和恢复工作提供及时、准确的信号。

    3、目前国内航空燃气涡轮发动机在设计时通常会采用专门的调节机构实现航空发动机稳定裕度的扩大,如压气机可调导流叶片、处理机匣、级间放气、多转子压气机匹配设计、进气道控制等,上述措施在飞行中遇到突发的畸变干扰发生喘振时,由于缺乏及时、准确的喘振检测信号输入,上述调节机构往往不具备自动执行辅助退喘的功能,无法保证航空发动机快速恢复正常工作,可能造成飞行事故。

    4、为了驱动上述调节机构自动执行辅助退喘,当前喘振检测采用燃烧室进口压力脉动量比值和高压转子转速增加量来判断喘振,这种设计未考虑喘振时的燃烧室进口压力脉动的时域特征,同时根据多个航空发动机喘振数据发现,喘振发生时高压转子转速或燃气发生器转速并不一定是增加的,因此,现有检测方法具有明显的局限性。

    5、综上,现有的航空发动机喘振检测方法适用于喘振时转速有明显增加的航空发动机,不能全面反映航空发动机喘振时的压气机出口压力脉动特征,无法充分满足航空发动机突发喘振时自动执行调节机构辅助航空发动机退喘的需要,无法较好保证飞行安全。


    技术实现思路

    1、针对上述问题,本发明提供一种航空发动机喘振检测和辅助退喘方法及系统,采用以下技术方案:

    2、一种航空发动机喘振检测和辅助退喘方法,包括以下步骤:

    3、航空发动机工作中,持续获取压气机出口压力;

    4、根据压气机出口压力,确定航空发动机是否发生喘振;

    5、确定航空发动机发生喘振时,驱动调节机构执行辅助退喘动作,消除航空发动机喘振。

    6、进一步的,根据压气机出口压力,确定航空发动机是否发生喘振,包括以下步骤:

    7、根据压气机出口压力变化率与压气机出口压力比值的绝对值和压气机出口压力脉动频率,确定航空发动机是否发生喘振。

    8、进一步的,压气机出口压力变化率与压气机出口压力比值的绝对值和压气机出口压力脉动频率,根据航空发动机的结构尺寸和航空发动机的构型确定。

    9、进一步的,根据压气机出口压力,确定航空发动机是否发生喘振,还包括以下步骤:

    10、设置压气机出口压力变化率与压气机出口压力比值的绝对值和压气机出口压力脉动频率的确认周期n1,其中,1≤n1≤3。

    11、进一步的,辅助退喘动作包括调节机构同步执行自动点火、自动增加放气活门开度和自动减油。

    12、进一步的,自动点火持续时间不小于5s。

    13、进一步的,自动增加放气活门开度,包括以下步骤:

    14、对于具备开、关逻辑的放气活门,在喘振发生时放气活门全开;对于具备开度逐级可调的放气活门,根据喘振前航空发动机工作状态和活门开度确定增加放气活门开度。

    15、进一步的,对于具备开度逐级可调的放气活门,根据喘振前航空发动机工作状态和活门开度确定增加放气活门开度,包括以下步骤:

    16、当逐级可调放气活门开度喘振前开度小于50%时,喘振时直接打开至50%开度,并根据喘振恢复情况按照设定增幅继续逐渐开大放气活门,当逐级可调放气活门开度喘振前开度大于50%时,喘振时根据恢复情况按照设定增幅继续逐渐开大放气活门。

    17、进一步的,自动减油包括以航空发动机正常工作时燃油流量为基础进行减油设置或定量供油。

    18、进一步的,还包括以下步骤:

    19、确定航空发动机喘振消除后,航空发动机按照喘振前功率杆或油门杆位置恢复供油,使航空发动机恢复喘振前工作状态。

    20、进一步的,还包括以下步骤:

    21、当在设定时间内航空发动机喘振无法消除,控制航空发动机断油停车,重新起动。

    22、进一步的,当在设定时间内航空发动机喘振无法消除,控制航空发动机断油停车,重新起动,包括以下步骤:

    23、当检测到航空发动机喘振并执行了辅助退喘动作后,航空发动机仍持续喘振n2个周期并无法恢复工作时,控制航空发动机断油停车,重新起动;其中,2≤n2≤4。

    24、本发明还提供一种航空发动机喘振检测和辅助退喘系统,包括:

    25、压力获取单元,用于航空发动机工作中,持续获取压气机出口压力;

    26、计算单元,用于根据压气机出口压力,确定航空发动机是否发生喘振;

    27、控制单元,用于确定航空发动机发生喘振时,驱动调节机构执行辅助退喘动作,消除航空发动机喘振。

    28、进一步的,计算单元具体用于:

    29、根据压气机出口压力变化率与压气机出口压力比值的绝对值和压气机出口压力脉动频率,确定航空发动机是否发生喘振。

    30、本发明的有益效果:

    31、1、本发明通过喘振检测和辅助退喘动作,使航空发动机遇到喘振问题时实现快速退喘和安全工作。

    32、2、本发明应用到航空发动机中,在航空发动机飞行中遇到突发的干扰发生喘振时可及时准确地检测出来,并同步执行退喘,可有效保证飞行安全。

    33、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。



    技术特征:

    1.一种航空发动机喘振检测和辅助退喘方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的航空发动机喘振检测和辅助退喘方法,其特征在于,根据压气机出口压力,确定航空发动机是否发生喘振,包括以下步骤:

    3.根据权利要求2所述的航空发动机喘振检测和辅助退喘方法,其特征在于,压气机出口压力变化率与压气机出口压力比值的绝对值和压气机出口压力脉动频率,根据航空发动机的结构尺寸和航空发动机的构型确定。

    4.根据权利要求2所述的航空发动机喘振检测和辅助退喘方法,其特征在于,根据压气机出口压力,确定航空发动机是否发生喘振,还包括以下步骤:

    5.根据权利要求1所述的航空发动机喘振检测和辅助退喘方法,其特征在于,辅助退喘动作包括调节机构同步执行自动点火、自动增加放气活门开度和自动减油。

    6.根据权利要求5所述的航空发动机喘振检测和辅助退喘方法,其特征在于,自动点火持续时间不小于5s。

    7.根据权利要求5所述的航空发动机喘振检测和辅助退喘方法,其特征在于,自动增加放气活门开度,包括以下步骤:

    8.根据权利要求7所述的航空发动机喘振检测和辅助退喘方法,其特征在于,对于具备开度逐级可调的放气活门,根据喘振前航空发动机工作状态和活门开度确定增加放气活门开度,包括以下步骤:

    9.根据权利要求5所述的航空发动机喘振检测和辅助退喘方法,其特征在于,自动减油包括以航空发动机正常工作时燃油流量为基础进行减油设置或定量供油。

    10.根据权利要求1-9任一所述的航空发动机喘振检测和辅助退喘方法,其特征在于,还包括以下步骤:

    11.根据权利要求10所述的航空发动机喘振检测和辅助退喘方法,其特征在于,还包括以下步骤:

    12.根据权利要求11所述的航空发动机喘振检测和辅助退喘方法,其特征在于,当在设定时间内航空发动机喘振无法消除,控制航空发动机断油停车,重新起动,包括以下步骤:

    13.一种航空发动机喘振检测和辅助退喘系统,其特征在于,包括:

    14.根据权利要求13所述的航空发动机喘振检测和辅助退喘系统,其特征在于,计算单元具体用于:


    技术总结
    本发明属于航空发动机检测领域,公开一种航空发动机喘振检测和辅助退喘方法及系统,其中方法包括航空发动机工作中,持续获取压气机出口压力;根据压气机出口压力,确定航空发动机是否发生喘振;确定航空发动机发生喘振时,驱动调节机构执行辅助退喘动作,消除航空发动机喘振。本发明通过喘振检测和辅助退喘动作,使航空发动机遇到喘振问题时实现快速退喘和安全工作。本发明应用到航空发动机中,在航空发动机飞行中遇到突发的干扰发生喘振时可及时准确地检测出来,并同步执行退喘,可有效保证飞行安全。

    技术研发人员:徐艳冰,成剑,周七二
    受保护的技术使用者:中国航发湖南动力机械研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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